JP7195368B2

JP7195368B2 - 車両走行経路生成装置及び車両制御装置

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Publication number: JP7195368B2
Application number: JP2021073301A
Authority: JP
Inventors: 泰樹組; 貴之田中; 迪博尾形
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: JP2022167489A

Description

本開示は、車両走行経路生成装置及び車両制御装置に関する。

従来の運転支援車両の合流装置では、車両に対する合流制御の開始前に、複数の目標合流経路の候補が生成される。目標合流経路は、合流車線から被合流車線に車両が車線変更する際に、目標となる走行経路である。また、生成された複数の候補について、車線変更するためのスペースが被合流車線に存在するか否かの判定が行われる。そして、判定結果に基づいて、複数の候補のうちから１つの候補が目標合流経路として選択される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－９０１９６号公報

上記のような従来の運転支援車両の合流装置では、合流制御の開始前に目標合流経路が設定される。従って、目標合流経路の設定後に被合流車線における状況が変化した場合、その状況変化に合わせて、合流車線を走行している車両を、適切に本線車線に移動させることができない恐れがある。

本開示は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、本線車線の状況の変化に対応して、合流車線を走行している車両を、より適切に本線車線に移動させることができる車両走行経路生成装置及び車両制御装置を得ることを目的とする。

本開示に係る車両走行経路生成装置は、自車両が、合流車線から本線車線に車線変更する区間である合流区間を走行していることを検知する合流区間走行検知部と、本線車線を走行している他車両に関する情報を含む情報である本線車線情報を取得する本線車線情報取得部と、自車両が、車線変更を完了したか否かを判定する合流完了判定部と、本線車線情報に基づいて、目標となる車線変更の経路である目標合流経路を生成する目標合流経路生成部とを備え、目標合流経路生成部は、合流区間走行検知部によって自車両が合流車線を走行していることが検知されてから、合流完了判定部によって自車両が車線変更を完了したと判定されるまでの期間である合流期間において、目標合流経路を周期的に生成し、生成した目標合流経路を、自車両の操舵輪の操舵量を演算するための操舵量演算部に出力する。

本開示に係る車両走行経路生成装置及び車両制御装置によれば、本線車線の状況の変化に対応して、合流車線を走行している車両を、より適切に本線車線に移動させることができる。

実施の形態１に係る車両の要部を模式的に示す構成図である。合流車線と本線車線との合流区間を示す模式図である。実施の形態１に係る車両走行経路生成装置を示すブロック図である。自車両が合流車線上の合流区間に進入したとき、本線車線上を本線車両が走行している状況を示す模式図である。自車両が合流車線上の合流区間に進入した後、本線車両が本線車線の追い越し車線側へ移動を開始している状況を示す模式図である。図３の車両走行経路生成装置が実行する目標合流経路生成ルーチンを示すフローチャートである。図３の車両制御装置が実行する合流制御ルーチンを示すフローチャートである。実施の形態２に係る車両走行経路生成装置が実行する目標合流経路生成ルーチンを示すフローチャートである。実施の形態３に係る車両走行経路生成装置の目標合流経路生成部による処理を説明するための模式図である。実施の形態３に係る車両走行経路生成装置の目標合流経路生成部による処理を説明するための模式図である。実施の形態１～３に係る操舵制御装置及び車両制御装置の各機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。実施の形態１～３に係る操舵制御装置及び車両制御装置の各機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る車両の要部を模式的に示す構成図である。車両ＶＥは、操舵系１０、一対の操舵輪としての一対の前輪２１、一対の後輪２２、ナビゲーション装置３０、センサ群４０、及び車両制御装置５０を備えている。

操舵系１０は、ステアリングホイール１１、ステアリング軸１２、中間軸１３、ラックアンドピニオン機構１４、一対のタイロッド１５、一対のフロントナックル１６、電動モータ１７、モータ駆動装置１８及び操舵制御装置１９を有している。

ステアリングホイール１１は、ステアリング軸１２に結合されている。ステアリングホイール１１は、車両ＶＥの運転者によって操作される。

ステアリング軸１２は、中間軸１３を介してラックアンドピニオン機構１４に接続されている。

ラックアンドピニオン機構１４は、図示しないピニオン軸及びラック軸を有している。ピニオン軸は、ステアリング軸１２の回転に伴って回転する。ラックアンドピニオン機構１４は、ピニオン軸の回転運動を、車両ＶＥの左右方向におけるラック軸の直線運動に変換するとともに、ラック軸とピニオン軸との間において動力を伝達させる。

一対のタイロッド１５は、ラック軸の両端にそれぞれ接続されている。各タイロッド１５は、左右方向におけるラック軸の移動に伴って左右方向に移動する。

各フロントナックル１６は、各前輪２１を回転自在に支持している。また、各フロントナックル１６は、車両ＶＥの車体フレームに転舵自在に支持されている。さらに、各フロントナックル１６は、対応するタイロッド１５と連結されている。

このような構成により、運転者のステアリングホイール１１の操作によって発生する回転トルクが、ステアリング軸１２を回転させる。そして、ラックアンドピニオン機構１４によって、ステアリング軸１２の回転運動が車両ＶＥの左右方向におけるラック軸及びタイロッド１５の直線運動に変換される。

ラック軸及びタイロッド１５の直線運動によって、各フロントナックル１６が、図示しないキングピンの軸を中心に回転する。各フロントナックル１６が回転することにより、対応する前輪２１が車両ＶＥの左右方向に転舵する。これにより、運転者は、車両ＶＥを前進又は後進させるときに車両ＶＥの横移動量を操作することができる。

また、電動モータ１７の図示しないモータ回転軸は、図示しないギヤを介してステアリング軸１２に接続されている。電動モータ１７は、モータ回転軸を回転させることによりステアリング軸１２を回転させることができる。

モータ駆動装置１８は、操舵制御装置１９からの電流指令値を目標値として、モータ駆動電流を制御する。モータ駆動電流は、電動モータ１７に印加する電流である。従って、モータ駆動装置１８は、モータ駆動電流を制御することにより、ステアリング軸１２の回転を制御することができる。

操舵制御装置１９は、車両制御装置５０から出力される目標操舵角に関する情報を、モータ駆動装置１８に出力するための電流指令値に変換する。

ナビゲーション装置３０は、目的地に対する最適な走行ルートを演算する。目的地は、運転者によって設定される。ナビゲーション装置３０は、演算した走行ルートを運転者に提示する。また、ナビゲーション装置３０は、走行ルート上の道路情報を記憶している。道路情報としては、例えば、地図ノードデータが用いられる。地図ノードデータは、道路線形を表現したデータである。それぞれの地図ノードデータには、例えば、それぞれのノードにおける絶対位置、区間種別、車線幅、カント角、及び傾斜角に関する情報が含まれる。絶対位置とは、緯度、経度、及び標高である。

センサ群４０には、ＧＮＳＳ（ＧｒｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）センサ４１、前方カメラ４２、複数の周辺レーダ４３、車速センサ４４、ジャイロセンサ４５、加速度センサ４６、操舵角センサ４７、及び操舵トルクセンサ４８が含まれる。

ＧＮＳＳセンサ４１は、複数の測位衛星から送信される複数の電波を受信し、車両ＶＥの絶対位置及び車両ＶＥの絶対方位を演算する。ＧＮＳＳセンサ４１は、車両ＶＥの絶対位置及び車両ＶＥの絶対方位を出力情報として出力する。また、ＧＮＳＳセンサ４１は、出力情報の信頼度を演算する。

ＧＮＳＳセンサ４１は、ＤＯＰ（ＤｉｌｕｔｉｏｎＯｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ）を出力する。ＤＯＰは、測位品質及び測位衛星の配置が測位精度へ与える影響度である。そのため、ＧＮＳＳセンサ４１では、通常、測位品質又はＤＯＰに基づいて、出力情報の信頼度が算出される。

前方カメラ４２は、車両ＶＥの前方における道路上の区画線を、画像として検出可能な部位に設けられている。前方カメラ４２は、検出した画像の情報に基づいて、車両ＶＥの前方環境を検出する。前方環境とは、例えば、車線である。前方カメラ４２は、車両ＶＥから見える前方の車線を多項式又はスプライン曲線により近似した結果と、近似した結果に対する信頼度とを出力する。

複数の周辺レーダ４３は、車両ＶＥの前側方及び車両ＶＥの後側方の障害物を検知することができるように、例えば、車両ＶＥの４隅にそれぞれ設けられている。各周辺レーダ４３は、車両ＶＥの周囲に入射波としての電波を照射し、この入射波に対する反射波を検出する。これにより、各周辺レーダ４３は、車両ＶＥの周囲の動的物標との相対位置、動的物標との相対速度、静的物標との相対位置、及び静的物標との相対速度を出力する。動的物標とは、例えば、車両及び歩行者であり、静的物標とは、例えば、側壁及びガードレールである。

車速センサ４４は、図示しない複数の車速パルスセンサの出力を、車両ＶＥの車速Ｖに変換する。複数の車速パルスセンサは、一対の前輪２１及び一対の後輪２２にそれぞれ設けられている。各車速パルスセンサは、対応する前輪２１及び対応する後輪２２の回転速度を検出する。

ジャイロセンサ４５は、車両ＶＥのヨーレートγを検出する。加速度センサ４６は、車両ＶＥの前後加速度及び車両ＶＥの横加速度を検出する。

操舵角センサ４７は、ステアリングホイール１１の操舵角δを検出する。操舵角センサ４７は、検出した操舵角δを、目標操舵角に関する情報として操舵制御装置１９に出力する。

操舵トルクセンサ４８は、ステアリングホイール１１の操舵トルクＴｄを検出する。操舵トルクセンサ４８は、検出した操舵トルクＴｄを、目標操舵角に関する情報として操舵制御装置１９に出力する。

操舵制御装置１９では、操舵角δと操舵トルクＴｄとを用いてフィードバック制御が行われ、モータ駆動装置１８に出力するための電流指令値が決定される。操舵角δと操舵トルクＴｄとを用いたフィードバック制御は、以下、自動操舵制御と呼ばれる。

車両制御装置５０には、ナビゲーション装置３０及びセンサ群４０が接続されている。車両制御装置５０は、ナビゲーション装置３０及びセンサ群４０から得られた情報に基づいて、目標操舵量を決定し、決定した目標操舵量を操舵制御装置１９に出力する。従って、車両ＶＥは、運転者によるステアリングホイール１１の操作がなくとも、車両制御装置５０により、左右方向への移動が可能になっている。

図２は、合流車線と本線車線との合流区間を示す模式図である。図２において、図１の車両ＶＥは、他の車両と区別するため、自車両ＶＬとして表されている。自車両ＶＬは、合流車線９１を走行している。合流車線９１は、本線車線９２に接続されている。本線車線９２は、片側２車線の道路として、区画線９３によって区画されている。本線車線９２の２車線のうち、合流車線９１と接していない車線は、追い越し車線である。

合流車線９１及び本線車線９２に印されている複数のドットは、複数の地図ノードＮＭを表している。各地図ノードＮＭには、各地図ノードＮＭにおける絶対位置情報、即ち、各地図ノードＮＭの緯度、各地図ノードＮＭの経度、及び各地図ノードＮＭの標高が割り当てられている。

合流区間Ｓ１は、合流開始点Ｐ１と合流終了点Ｐ２との間の区間として定義されている。本線車線９２の方向と平行な方向において、合流終了点Ｐ２の位置は、合流車線９１の終端位置Ｐ３の位置と等しい。合流区間Ｓ１において、合流車線９１と本線車線９２とは接している。従って、自車両ＶＬは、合流区間Ｓ１の間のいずれの地点においても、合流車線９１から本線車線９２へ移動可能である。つまり、合流区間Ｓ１は、自車両ＶＬが、合流車線９１から本線車線９２に車線変更する区間である。

また、合流車線９１の幅は、合流区間Ｓ１の途中から徐々に狭くなり、終端位置Ｐ３において、消失する。通行可能領域Ａ１は、合流車線９１の終端部において、自車両ＶＬが通行走行可能な領域である。図２では、通行可能領域Ａ１は、合流車線９１の幅が狭くなり始める地点から、終端位置Ｐ３までの範囲の合流車線９１上の三角形の領域として定義されている。

なお、図示しないが、三角形の領域内に停車車両、障害物等が存在する場合、停車車両、障害物等によって自車両ＶＬが通行できない領域は、通行可能領域Ａ１から除外される。

車両制御装置５０は、操舵制御装置１９を用いて、自車両ＶＬを車線変更させることができる。この場合、車線変更とは、自車両ＶＬの合流車線９１から本線車線９２へ移動のことである。車両制御装置５０による車線変更は、以下、合流制御とも呼ばれる。

図３は、実施の形態１に係る車両走行経路生成装置を示すブロック図である。図３において、図１に示した要素と同一の要素には、同一の符号が付されている。

実施の形態１に係る車両走行経路生成装置６０は、機能ブロックとして、合流区間情報取得部６１と、測位部６２と、地図情報取得部６３とを備えている。また、車両走行経路生成装置６０は、合流区間走行検知部６４と、合流完了判定部６５と、終端到達時間予測部６６と、通行可能領域算出部６７と、本線車線情報取得部６８と、目標合流経路生成部６９とを備えている。さらに、車両走行経路生成装置６０は、合流車線追従経路生成部７０と、走行軌跡推定部７１と、車両状態量取得部７２とを備えている。

合流区間情報取得部６１は、合流区間情報を取得する。合流区間情報は、合流区間Ｓ１の状況に関する情報である。例えば、合流区間情報取得部６１は、前方カメラ４２の出力信号及び周辺レーダ４３の出力信号に基づいて、合流区間Ｓ１における道路上に設けられている区画線を検知する。また、合流区間情報取得部６１は、自車両ＶＬの周辺に存在する地物の種類及び地物の大きさを検知する。また、合流区間情報取得部６１は、自車両ＶＬと地物との間の距離を検知する。

測位部６２は、ＧＮＳＳセンサ４１の出力信号及び走行軌跡推定部７１の出力信号に基づいて、自車両ＶＬの位置を測位する。測位部６２は、測位した結果を、測位情報として、合流区間走行検知部６４、合流完了判定部６５、終端到達時間予測部６６、通行可能領域算出部６７、本線車線情報取得部６８、目標合流経路生成部６９、及び合流車線追従経路生成部７０に出力する。

地図情報取得部６３は、ナビゲーション装置３０から、自車両ＶＬの走行ルートに関する情報及び地図ノードデータを取得する。走行ルートとは、例えば、今回のトリップにおいて、自車両ＶＬが出発地から目的地までを走行するときの経路である。

合流区間走行検知部６４は、自車両ＶＬの位置情報、地図ノードデータ、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報、地物の種類に関する情報、及び自車両ＶＬと地物との間の距離に関する情報に基づいて、自車両ＶＬが、合流区間Ｓ１を走行していることを検知する。

合流区間走行検知部６４は、例えば、地図ノードデータの区間種別及び地図ノードデータによる道路形状から、合流開始点及び合流終了点の地図上における座標を特定する。合流区間走行検知部６４は、特定された座標と自車両ＶＬの位置とに基づいて、自車両ＶＬが合流区間を走行していることを検知する。

また、合流区間走行検知部６４は、合流車線９１の区画線と本線車線９２の区画線との間の位置関係に基づいて、自車両ＶＬが合流区間を走行していることを検知してもよい。さらに、合流区間走行検知部６４は、合流車線９１と本線車線９２との間の区画線の種類又は合流車線９１と本線車線９２との間のゼブラゾーンの種類に基づいて、自車両ＶＬが合流区間を走行していることを検知してもよい。

合流完了判定部６５は、自車両ＶＬが、車線変更を完了したか否かを判定する。

また、合流完了判定部６５は、合流進行度を検知する。合流進行度とは、自車両ＶＬが、合流開始位置から合流完了位置までの間において、合流のための車両制御が、どの程度進行しているかを表す指数である。例えば、合流進行度は、自車両ＶＬの位置に関する情報、地図ノードデータ、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報、及び自車両ＶＬ周辺の地物に関する情報に基づいて算出される。また、合流開始位置とは、自車両ＶＬが合流開始点Ｐ１を通過したときの自車両ＶＬの位置である。合流完了位置とは、自車両ＶＬが合流終了点Ｐ２を通過したときの自車両ＶＬの位置である。

また、合流完了判定部６５は、合流進行度だけでなく、合流開始位置及び合流完了位置を検知する。合流完了判定部６５は、自車両ＶＬの位置情報と、地図ノードデータと、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報と、自車両ＶＬ周辺の地物に関する情報とに基づいて、自車両ＶＬの合流開始位置及び自車両ＶＬの合流完了位置を検知する。

終端到達時間予測部６６は、自車両ＶＬの位置情報と、地図ノードデータと、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報と、自車両ＶＬ周辺の地物に関する情報と、自車両ＶＬの速度と、自車両ＶＬの加速度とに基づいて、終端到達時間を予測する。終端到達時間は、自車両ＶＬが、現在走行している位置から合流区間Ｓ１の終端位置Ｐ３に到達するまでの時間である。

より具体的に述べると、終端到達時間予測部６６は、まず、終端位置Ｐ３の位置及び自車両ＶＬと終端位置Ｐ３との間の距離を特定する。終端位置Ｐ３の位置及び自車両ＶＬと終端位置Ｐ３との間の距離の特定は、自車両ＶＬの位置と、地図ノードデータと、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報と、自車両ＶＬ周辺の地物の種類と、自車両ＶＬと自車両ＶＬ周辺の地物との間の距離に基づく。

次に、終端到達時間予測部６６は、自車両ＶＬと終端位置Ｐ３との間の距離と、自車両ＶＬの速度と、自車両ＶＬの加速度とに基づいて、終端到達時間を予測する。終端到達時間は、例えば、運動方程式から予測される。運動方程式は、自車両ＶＬの運動を、等速運動又は等加速度運動と仮定することにより得られる。

通行可能領域算出部６７は、合流区間情報に基づいて、通行可能領域Ａ１を算出する。合流区間情報には、自車両ＶＬの位置情報、地図ノードデータ、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報、自車両ＶＬ周辺の地物の種類に関する情報、及び自車両ＶＬと自車両ＶＬ周辺の地物との間の距離が含まれる。

本線車線情報取得部６８は、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報と、本線車両ＶＲの位置と、本線車両ＶＲの速度と、自車両ＶＬの位置情報と、地図ノードデータとに基づいて、本線車線情報を取得する。本線車両ＶＲは、本線車線９２を走行している他車両である。本線車線情報は、本線車両ＶＲの位置情報、本線車両ＶＲの速度情報、及び本線車両ＶＲの向きに関する情報を含む情報である。

目標合流経路生成部６９は、合流期間において、以下の情報に基づいて、目標合流経路を周期的に生成する。目標合流経路は、目標となる車線変更の経路である。また、目標合流経路生成部６９は、生成した目標合流経路を、出力経路切替部８２を介して操舵量演算部８３に出力する。

合流期間は、合流区間走行検知部６４によって自車両ＶＬが合流車線９１を走行していることが検知されてから、合流完了判定部６５によって自車両ＶＬが車線変更を完了したと判定されるまでの期間である。

目標合流経路の生成に用いられる情報には、自車両ＶＬ周辺における区画線の位置、自車両ＶＬ周辺における区画線の種類、自車両ＶＬの位置、地図ノードデータ、及び自車両ＶＬが合流車線９１を走行していることについての検知結果が含まれる。目標合流経路の生成に用いられる情報には、さらに、合流進行度、終端到達時間、通行可能領域Ａ１、及び本線車線情報が含まれる。

また、目標合流経路の形状及び目標合流経路の性質は、終端到達時間と、通行可能領域Ａ１と、本線車線情報とに基づいて変更される。

目標合流経路の性質は、例えば、終端到達時間に影響を受ける。車線変更に要する時間は、終端到達時間が短いほど、短くされる必要がある。例えば、自車両ＶＬを加速させることなしに、車線変更に要する時間を短くするには、操舵角をより大きくする必要がある。従って、目標合流経路は、終端到達時間が短い場合、操舵角が比較的大きいという性質を有する。

また、目標合流経路の性質は、例えば、本線車線情報に影響を受ける。自車両ＶＬに対し、本線車両ＶＲが並走している状況では、本線車両ＶＲを避けるように車線変更する必要があるため、目標合流経路は、自車両ＶＬの位置と本線車両ＶＲの位置とに応じて変化し易いという性質を有する。

より具体的に述べると、目標合流経路を生成するために、目標合流経路生成部６９には、経路切替時間が設定されている。経路切替時間は、終端到達時間の長さに応じて、目標合流経路の形状及び目標合流経路の性質を切り替えるための基準となる時間である。目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が経路切替時間よりも短い場合、より短い時間で車線変更が完了するように、経路生成パラメータを変更して目標合流経路を生成する。経路生成パラメータには、例えば、操舵角δが挙げられる。

なお、経路生成パラメータは、終端到達時間が経路切替時間よりも短い場合において、終端到達時間が短いほど、車線変更に要する時間が短くなるように変更されてもよい。

また、目標合流経路生成部６９は、本線車線情報に基づいて、本線車両ＶＲを避けるように目標合流経路を生成する。目標合流経路を生成するための手法については、例えば、補間曲線の適用、グラフサーチ、サンプルベース、及び数値最適化が挙げられるが、経路生成手法としては、いずれの手法が用いられてもよい。

また、車線変更を行っている途中において、終端到達時間、通行可能領域Ａ１、及び本線車線情報の少なくともいずれか１つが変化した場合、目標合流経路生成部６９は、異なった性質又は異なった形状の目標合流経路を生成する。

目標合流経路生成部６９は、合流進行度に基づいて、変化が発生した時刻の前後において、整合性のとれた目標合流経路を生成する。ただし、合流進行度が判定進行度を超えている場合、目標合流経路生成部６９は、目標合流経路の性質及び目標合流経路の形状を変更しない。これにより、自車両ＶＬの乗員に違和感を与えることなく、自車両ＶＬの車線変更が行われる。

合流車線追従経路生成部７０は、自車両ＶＬ周辺における区画線の位置情報と、自車両ＶＬ周辺における区画線の種類に関する情報と、自車両ＶＬの位置情報と、地図ノードデータとに基づいて、合流車線追従経路を生成する。合流車線追従経路は、合流車線９１の形状に沿った走行経路である。つまり、合流車線追従経路は、合流車線９１についての地図ノードＮＭに沿った走行経路である。

合流車線追従経路を生成するための手法については、目標合流経路を生成するための手法と同様である。

走行軌跡推定部７１は、合流区間情報取得部６１から取得される情報又は車両状態量取得部７２から取得される情報に基づいて、自車両ＶＬの走行軌跡を推定する。

合流区間情報取得部６１から取得される情報に基づいた自車両ＶＬの走行軌跡の推定方法は、以下の通りである。例えば、走行軌跡推定部７１は、前方カメラ４２による区画線の検知結果と、地図ノードデータに含まれる区画線情報とを比較することで、自車両ＶＬの走行軌跡を推定する。

また、走行軌跡推定部７１は、周辺レーダ４３による道路縁の検知結果と、地図ノードデータに含まれる道路縁情報とを比較することで、自車両ＶＬの走行軌跡を推定してもよい。道路縁は、例えば、道路の側壁及びガードレールである。

一方、車両状態量取得部７２から取得される情報に基づいた自車両ＶＬの走行軌跡の推定方法は、以下の通りである。走行軌跡推定部７１は、車速センサ４４、ジャイロセンサ４５、加速度センサ４６、及び操舵角センサ４７からの出力に基づいて、自車両ＶＬのヨーレート及び自車両ＶＬの走行速度を取得する。そして、走行軌跡推定部７１は、カルマンフィルタを用いて自車両ＶＬのヨーレート及び自車両ＶＬの走行速度から自車両ＶＬの移動量を算出し、算出した自車両ＶＬの移動量から自車両ＶＬの走行軌跡を推定する。

車両状態量取得部７２は、車速センサ４４、ジャイロセンサ４５、加速度センサ４６、及び操舵角センサ４７から、自車両ＶＬの車両状態量を取得する。車両状態量には、例えば、車速Ｖ、前後加速度、横加速度、ヨーレート、及び操舵角が含まれる。

合流可否判定部８１は、終端到達時間と、本線車線情報と、目標合流経路とに基づいて、合流可能であるか、又は合流不可であるかを判定する。合流可能とは、合流のための車両制御、即ち、車線変更が実行可能であることを意味する。また、合流不可とは、車線変更が実行不可能であることを意味する。

車両走行経路生成装置６０には、合流判定有効時間が設定されている。合流判定有効時間は、合流可否判定部８１による合流可否の判定が有効な時間と無効な時間との間のしきい値となる時間である。合流可否判定部８１は、あるタイミングにおいて、合流不可と判定した場合であっても、終端到達時間が、合流判定有効時間を下回らない限り、次回の演算実行タイミングにおいて、再度、合流可否の判定を行う。

より具体的に述べると、合流可否判定部８１は、本線車線情報から本線車両ＶＲの位置及び本線車両ＶＲの速度、及び本線車両ＶＲの向きを取得し、将来における本線車両ＶＲの位置を予測する。

合流可否判定部８１は、目標合流経路上に、仮想的なスペースを設ける。この仮想的なスペースの一部が、本線車両ＶＲの予測位置と重なっている場合、目標合流経路に基づく合流可否の判定を合流不可とする。

出力経路切替部８２には、合流車線追従経路生成部７０により生成された合流車線追従経路の情報と、目標合流経路生成部６９により生成された目標合流経路の情報と、合流可否判定部８１による合流可否の判定の結果とが入力される。出力経路切替部８２は、合流車線追従経路と、目標合流経路と、合流可否の判定の結果とに基づいて、車両制御装置５０が出力する出力経路を切り替える。

より具体的に述べると、合流可否の判定の結果が「合流可能」である場合、出力経路切替部８２は、目標合流経路の情報を操舵量演算部８３に出力する。一方、合流可否の判定の結果が「合流不可」である場合、出力経路切替部８２は、合流車線追従経路の情報を操舵量演算部８３に出力する。

操舵量演算部８３は、出力経路切替部８２から出力される出力経路に自車両ＶＬを追従させるための目標操舵角を演算する。目標操舵角の演算方法としては、公知の演算方法が用いられる。公知の演算方法には、例えば、前方注視点における横偏差のフィードバックによる演算方法及びＭＰＣ（ＭｏｄｅｌＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ）による演算方法が挙げられる。

制御停止部８４は、操舵制御装置１９における自動操舵制御を停止させる。より具体的に述べると、制御停止部８４は、電動モータ１７に対するモータ電流指令値に乗じるための補正係数を演算する。ここで、補正係数は、０から１までの値をとる係数である。

モータ電流指令値は、操舵制御装置１９において演算される操舵角δを目標操舵角δ＊に追従させるための指令値である。従って、モータ電流指令値に、１よりも小さい補正係数を乗じることにより自動操舵制御を停止させる。例えば、補正係数の値が１のとき、モータ電流指令値は維持され、自動操舵制御は継続される。また、補正係数が０のとき、モータ電流指令値は０となり、自動操舵制御は完全に停止される。

制御停止部８４は、合流可否の判定の結果が「合流不可」となった場合、補正係数の値を１から０へ漸減させる。これにより、制御停止部８４は、自動操舵制御を、違和感無く停止させることができる。

例えば、図２に示すように、合流車線９１から本線車線９２への合流が存在する地点では、前方カメラ４２及び周辺レーダ４３によって、本線車両ＶＲを検知し、検知結果に基づいて、合流可否の判定を行う必要がある。

しかし、合流車線９１上の位置において合流可否の判定及び目標合流経路の生成を行う場合、自車両ＶＬが合流車線９１を走行した場合に発生し得る本線車線９２における状況の変化に対応できないと、自動合流の実行可能性を低下させることにつながる。

図４は、自車両ＶＬが合流車線９１上の合流区間に進入したとき、本線車線９２上を本線車両ＶＲが走行している状況を示す模式図である。この例では、生成された目標合流経路ＴＲが、本線車両ＶＲの未来における予測位置ＶＲＰと重なっている。この場合、車両走行経路生成装置６０は、合流不可と判定するか、又は、本線車両ＶＲを避けるような目標合流経路を生成する必要がある。

図５は、自車両ＶＬが合流車線９１上の合流区間に進入した後、本線車両ＶＲが本線車線９２の追い越し車線側へ移動を開始している状況を示す模式図である。このように、実際の交通状況においては、本線車両ＶＲの運転者が、自車両ＶＬの合流区間への進入を認識し、本線車両ＶＲを追い越し車線側へ移動させることが考えられる。また、図示しないが、本線車両ＶＲの運転者が、自車両ＶＬの合流区間への進入を認識し、本線車両ＶＲを加速又は減速させることも考えられる。

このように、目標合流経路生成部６９は、本線車線９２の状況が変化し、実際には合流制御が実行可能な状況になったとしても、図４に示した時点における合流可否の判定に従うことなく、より適切な合流可否の判定及びより適切な目標合流経路の生成が可能である。

また、図４に示した時点において、本線車両ＶＲを避けるように生成された目標合流経路ＴＲの性質は、本線車両ＶＲが存在しない場合に生成される目標合流経路ＴＲの性質とは異なる。従って、本線車線９２の状況が変化し、目標合流経路ＴＲの生成において考慮すべき本線車両が存在しなくなったにもかかわらず、本線車両を避けるように生成された目標合流経路を自車両ＶＬが追従したとすると、自車両ＶＬの乗員に違和感を与える可能性がある。

しかし、実施の形態１に係る車両走行経路生成装置６０によれば、自車両ＶＬが車線変更を行っていても、目標合流経路を周期的に生成するので、一旦、本線車両ＶＲを避けるように生成された目標合流経路は、その後の状況の変化に応じて変更される。従って、自車両ＶＬの乗員に与える違和感を低減させることができる。

図６は、図３の車両走行経路生成装置６０が実行する目標合流経路生成ルーチンを示すフローチャートである。図６のルーチンは、例えば、自車両ＶＬのイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、一定時間が経過する毎に実行されるようになっている。

また、以下において、合流区間走行フラグＸ１の値及び合流未完了フラグＸ２の値は、イグニッションスイッチがオンになったときにそれぞれ「０」に初期化される。

図６のルーチンが開始されると、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０１において、合流区間走行フラグＸ１の値が「０」であるか否かを判定する。現時点において、合流区間走行フラグＸ１の値は「０」である。従って、次に、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０２において、合流未完了フラグＸ２の値が「０」であるか否かを判定する。

現時点において、合流未完了フラグＸ２の値は「０」である。従って、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０３において、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行しているか否かを判定する。

自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行していない場合、車両走行経路生成装置６０は、本ルーチンを一旦終了する。つまり、この場合、目標合流経路は生成されない。

自車両ＶＬが合流車線９１を走行している場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０４において、合流区間走行フラグＸ１の値を「１」に設定する。次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０５において、終端到達時間が経路切替時間未満であるか否かを判定する。

終端到達時間が経路切替時間以上である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０７において、経路生成パラメータを第１パラメータに設定する。終端到達時間が経路切替時間未満である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０６において、経路生成パラメータを第２パラメータに設定する。

第２パラメータは、第１パラメータよりも、自車両ＶＬを、より短い時間で車線変更させることができるように設定される。例えば、経路生成パラメータが操舵角δであった場合、第２パラメータとしての操舵角δ２は、第１パラメータとしての操舵角δ１よりも大きい。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０８において、第１パラメータ又は第２パラメータを用いて目標合流経路を生成する。そして、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０９において、生成された目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１０において、合流進行度が判定進行度以上であるか否かを判定する。合流進行度が判定進行度未満である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１０において、「Ｎｏ」と判定し、本ルーチンを一旦終了する。

一定時間の経過後、再び、本ルーチンが開始されると、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０１において、合流区間走行フラグＸ１の値が「０」であるか否かを判定する。現時点において、合流区間走行フラグＸ１の値は「１」に設定されているので、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０１において「Ｎｏ」と判定する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０５において、終端到達時間が経路切替時間未満であるか否かを判定する。

終端到達時間が経路切替時間以上である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０７において、経路生成パラメータを第１パラメータに設定する。一方、終端到達時間が経路切替時間未満である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０６において、経路生成パラメータを第２パラメータに設定する。

その後、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０８において、目標合流経路を生成し、ステップＳ１０９において、生成した目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。

このように、合流進行度が判定進行度未満である場合、車両走行経路生成装置６０は、一定時間が経過する毎に、経路生成パラメータの設定、目標合流経路の生成、及び生成した目標合流経路の出力を繰り返す。

一方、合流進行度が判定進行度以上である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１０において、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１１１において、合流区間走行フラグＸ１の値を「０」に設定する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１２において、合流が完了したか否かを判定する。合流が完了していない場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１２において、「Ｎｏ」と判定する。次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１４において、合流未完了フラグＸ２の値を「１」に設定して、本ルーチンを一旦終了する。

一定時間の経過後、再び、本ルーチンが開始されたとき、合流区間走行フラグＸ１の値は「０」であり、合流未完了フラグＸ２の値は「１」である。従って、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０１において「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１０２において「Ｎｏ」と判定する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０８において、目標合流経路を生成し、ステップＳ１０９において、生成した目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。このように、合流進行度が判定進行度以上であり、且つ合流が完了していない場合、一定時間が経過する毎に、同一の経路生成パラメータを用いた目標合流経路の生成及び生成した目標合流経路の出力を繰り返す。

また、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１１２において、合流完了と判定すると、ステップＳ１１３において、合流未完了フラグＸ２の値を「０」に設定し、本ルーチンを一旦終了する。

次に、実施の形態１に係る車両制御装置５０について説明する。実施の形態１に係る車両制御装置５０では、合流可否判定部８１において、合流不可と判定された場合でも、合流可能となるまで、一定時間が経過する毎に合流可否の判定が繰り返し行われる。言い換えると、合流可否の判定が保留される。

より具体的に述べると、合流可否判定部８１は、以下の処理を一定時間が経過する毎に繰り返し実行する。

合流可否判定部８１は、本線車線９２の状況が合流可能条件を満たしている場合、出力経路切替部８２に、目標合流経路生成部６９によって生成された目標合流経路を操舵量演算部８３に出力させる。ここで、合流可能条件とは、自車両ＶＬの車線変更が可能な条件であり、合流可否判定部８１によって、合流可能と判定される条件である。

また、合流可否判定部８１は、本線車線９２の状況が合流可能条件を満たしておらず、且つ終端到達時間が合流判定有効時間以上である場合、出力経路切替部８２に、合流車線追従経路を出力させる。なお、合流判定有効時間は、自車両ＶＬの合流可否の判定に関する値である。合流判定有効時間は、経路切替時間よりも短い時間に設定される。

また、合流可否判定部８１は、本線車線９２の状況が合流可能条件を満たしておらず、且つ終端到達時間が合流判定有効時間未満である場合、制御停止部８４に、自動操舵制御を停止させる。

図７は、図３の車両制御装置５０が実行する合流制御ルーチンを示すフローチャートである。図７のルーチンは、例えば、自車両ＶＬのイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、一定時間が経過する毎に実行されるようになっている。

図７のルーチンが開始されると、車両制御装置５０は、ステップＳ３０１において、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行しているか否かを判定する。

自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行していない場合、車両制御装置５０は、本ルーチンを一旦終了する。つまり、この場合、車両制御装置５０は、合流制御を実行しない。

自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行している場合、車両制御装置５０は、ステップＳ３０２において、現在地点から合流可能であるか否かを判定する。現在地点から合流可能である場合、車両制御装置５０は、ステップＳ３０３において、生成された目標合流経路を出力経路切替部８２に出力し、本ルーチンを一旦終了する。つまり、この場合、車両制御装置５０は、自車両ＶＬの車線変更を実行する。

一方、現在地点から合流可能ではない場合、車両制御装置５０は、ステップＳ３０４において、終端到達時間が合流判定有効時間未満であるか否かを判定する。

終端到達時間が合流判定有効時間以上である場合、車両制御装置５０は、ステップＳ３０６において、生成された合流車線追従経路を出力経路切替部８２に出力し、本ルーチンを一旦終了する。つまり、この場合、車両制御装置５０は、合流不可と判定し、自車両ＶＬの車線変更を実行しない。また、この場合、車両制御装置５０は、一定時間の経過後に、合流可否の判定を行う。つまり、目標合流経路の出力を次の演算周期まで保留する。

また、終端到達時間が合流判定有効時間未満である場合、車両制御装置５０は、ステップＳ３０５において、自動操舵制御を停止し、本ルーチンを一旦終了する。つまり、この場合、目標合流経路の出力が中止される。そして、自車両ＶＬは、別途実行される安全走行制御に従って走行する。

以上のように、実施の形態１に係る車両走行経路生成装置６０は、合流区間走行検知部６４と、本線車線情報取得部６８と、合流完了判定部６５と、目標合流経路生成部６９とを備えている。目標合流経路生成部６９は、合流区間走行検知部６４によって自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行していることが検知されてから、合流完了判定部によって自車両ＶＬが車線変更を完了したと判定されるまで、目標合流経路を周期的に生成する。目標合流経路生成部６９は、生成した目標合流経路を、操舵量演算部に出力する。

これによれば、目標合流経路が設定され、自車両ＶＬの車線変更が開始された場合であっても、その後の本線車線における状況の変化に対応して、合流車線を走行している車両を、より適切に本線車線に移動させることができる。

また、実施の形態１に係る車両走行経路生成装置６０は、終端到達時間予測部６６をさらに備えている。また、目標合流経路生成部６９には、経路切替時間が設定されている。目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が経路切替時間以上である場合、目標合流経路として、第１目標合流経路を生成する。一方、目標合流経路生成部６９は、合流期間において、終端到達時間が経路切替時間未満である場合、目標合流経路として、第２目標合流経路を生成する。第２目標合流経路は、第１目標合流経路に沿って行われる車線変更に要する時間よりも短い時間で車線変更を完了させる経路である。

これによれば、合流車線９１を走行している車両が、合流車線９１の通行可能領域Ａ１に近付いたとき、車線変更が、より短時間に行われる。このため、合流車線９１を走行している車両の乗員に与える違和感を低減させることができる。

また、実施の形態１に係る車両走行経路生成装置６０において、目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が短いほど、車線変更に要する時間を短くするように第２目標合流経路を設定する。このため、合流車線９１を走行している車両の乗員に与える違和感を、より一層低減させることができる。

また、実施の形態１に係る車両制御装置５０は、車両走行経路生成装置６０と、合流可否判定部８１とを備えている。また、車両走行経路生成装置６０には、合流判定有効時間が設定されている。車両走行経路生成装置６０は、合流可否判定部８１により合流が可能であると判定されているとき、目標合流経路を操舵量演算部８３に出力する。また、車両走行経路生成装置６０は、合流可否判定部８１により合流が不可であると判定されており、且つ終端到達時間が合流判定有効時間以上であるとき、目標合流経路の操舵量演算部８３への出力を次の演算周期まで保留する。また、車両走行経路生成装置６０は、合流可否判定部８１により合流が不可であると判定されており、且つ終端到達時間が合流判定有効時間未満であるとき、目標合流経路の操舵量演算部８３への出力を中止する。

従って、車両制御装置５０は、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１の終端位置Ｐ３に接近するまで、合流可否の判定を繰り返し実行することになる。つまり、目標合流経路の出力が次の演算周期まで保留される。従って、実施の形態１に係る車両制御装置５０によれば、本線車線９２の状況変化及びセンサ群４０の検知誤差に対応して、より適切に、自車両ＶＬを本線車線９２に移動させることができる。

なお、区画線の検知及び周辺環境の検知は、前方カメラ４２及び周辺レーダ４３の組合せによる検知に代えて、周辺カメラ及び前方レーダの組合せによって行われてもよい。また、区画線の検知及び周辺環境の検知は、周辺カメラ及びＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｄｉｎｇ）の組合せによって行われてもよい。

また、合流進行度の判定に用いられる情報は、合流進行度を検知可能な情報であれば、自車両ＶＬの位置に関する情報、地図ノードデータ、自車両ＶＬ周辺の区画線に関する情報、及び自車両ＶＬ周辺の地物に関する情報に限られない。例えば、合流進行度は、車両状態量取得部７２において取得されるヨーレート又は横加速度に基づいて検知されてもよい。また、合流進行度は、合流開始時点からの経過時間に基づいて検知されてもよい。

また、合流区間走行検知部６４は、自車両ＶＬが、合流車線９１を走行していることを検知してもよい。つまり、自車両ＶＬが合流区間を走行していることは、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１に進入する前に検知されてもよい。

また、合流開始位置は、自車両ＶＬが合流車線９１から本線車線９２への移動を開始する位置、即ち、車線変更が開始される位置と定義されてもよい。また、合流完了位置は、自車両ＶＬが本線車線９２への移動を完了する位置、即ち、車線変更が完了する位置と定義されてもよい。

また、終端到達時間を予測する方法は、予測モデルを利用した方法でもよい。この場合、予測モデルは、自車両ＶＬの運動に関する車両状態量の過去の履歴から、将来の車両状態量を予測すればよい。

また、経路切替時間及び合流判定有効時間は、予め定められた一定時間であったが、例えば、自車両ＶＬの速度が高いほど短く設定されてもよい。また、経路切替時間と合流判定有効時間とは、等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０について説明する。実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０では、生成された目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れている場合、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れないように目標合流経路を変更する点が、実施の形態１と相違している。

目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れていると判定した場合、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れないように目標合流経路を変更する点以外の構成は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０において、目標合流経路生成部６９は、算出された通行可能領域Ａ１と、生成された目標合流経路とを比較する。

終端到達時間が経路切替時間未満である場合、目標合流経路生成部６９は、経路生成パラメータを第２パラメータに設定したうえで、目標合流経路を生成する。

終端到達時間が経路切替時間以上であり、且つ生成された目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、目標合流経路生成部６９は、経路生成パラメータを第２パラメータに設定したうえで、目標合流経路を再び生成する。つまり、この場合、目標合流経路生成部６９は、目標合流経路を変更する。

また、目標合流経路生成部６９は、第２パラメータを用いて生成された目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れている場合、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れないように、目標合流経路を補正する。

ところで、図２に示す合流車線終端部に自車両ＶＬが過度に接近した場合、自車両ＶＬの乗員に違和感を与えることがある。目標合流経路が、合流車線９１の終端位置Ｐ３に接近している場合、自車両ＶＬの乗員に対して、自車両ＶＬが、車線が消失する地点に向かって走行しているような感覚を与えてしまい、自車両ＶＬの乗員による車両制御への不用意な介入を招く恐れがある。

しかし、実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０によれば、自車両ＶＬ周辺の環境情報と、自車両ＶＬ周辺の地図情報とに基づいて、通行可能領域Ａ１が算出される。そして、算出された通行可能領域Ａ１に基づいて、生成された目標合流経路が補正される。このため、自車両ＶＬの乗員による車両制御への不用意な介入を招く前に、より適切に目標合流経路を生成することができる。

図８は、実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０が実行する目標合流経路生成ルーチンを示すフローチャートである。図８のルーチンは、例えば、自車両ＶＬのイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、一定時間が経過する毎に実行されるようになっている。

なお、図８のルーチンにおいて、図６のルーチンと同一のステップには同一のステップ番号が付されている。また、図６のルーチンと同一のステップについては、詳細な説明は省略される。

まず、合流区間走行フラグＸ１及び合流未完了フラグＸ２の値がともに「０」である場合、即ち、自車両ＶＬが合流車線９１を走行していない場合について説明する。この場合、図８のルーチンが開始されると、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０３において、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行中であるか否かを判定する。

次に、合流区間走行フラグＸ１の値が「１」である場合、即ち、自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行している場合について説明する。この場合、図８のルーチンが開始されると、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０５において、終端到達時間が経路切替時間未満であるか否かを判定する。

終端到達時間が経路切替時間以上である場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０５において、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０７において、経路生成パラメータを第１パラメータに設定する。次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０３において、第１パラメータに基づいて、目標合流経路を生成する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０４において、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れているか否かを判定する。目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れていない場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０４において、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０９において、生成した目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。

一方、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０４において、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１０６において、経路生成パラメータを第２パラメータに設定する。次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０８において、第２パラメータに基づいて、目標合流経路を生成する。

次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０１において、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れているか否かを判定する。目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れていない場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０１において、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０９において、生成した目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。

一方、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０１において、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２０２において、目標合流経路を補正する。そして、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０９において、補正した目標合流経路を出力する。

次に、合流区間走行フラグＸ１の値が「０」であり、且つ合流未完了フラグＸ２の値が「１」である場合、即ち、前回実行されたルーチンにおいて、合流進行度が判定進行度以上であるが、合流は未だ完了していないと判定された場合について説明する。この場合、図８のルーチンが開始されると、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０３において、最後に設定された経路生成パラメータに基づいて、目標合流経路を生成する。

一方、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ２０１において、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２０２において、目標合流経路を補正する。次いで、車両走行経路生成装置６０は、ステップＳ１０９において、補正された目標合流経路を出力経路切替部８２に出力する。

ステップＳ１１０からステップＳ１１４までの各処理は、図６のルーチンにおける処理と同様であるため、これらの処理についての説明は省略される。

以上のように、実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０は、目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れているか否かを判定する。経路生成パラメータが第１パラメータに設定され、且つ目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、車両走行経路生成装置６０は、経路生成パラメータを第２パラメータに設定したうえで、目標合流経路を生成する。また、経路生成パラメータが第２パラメータに設定され、且つ目標合流経路が通行可能領域Ａ１から外れている場合、車両走行経路生成装置６０は、目標合流経路を補正する。

以上のように、実施の形態２に係る車両走行経路生成装置６０は、合流区間情報取得部６１と、通行可能領域算出部６７とをさらに備えている。目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が経路切替時間以上であっても、生成した第１目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れている場合、第２目標合流経路を生成する。

障害物、工事等により通行可能領域Ａ１の形状が一時的に変更されている場合、生成した第１目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れてしまうことが考えられる。これによれば、通行可能領域Ａ１の形状が一時的に変更されている場合には、目標合流経路として、第２目標合流経路が生成され、自車両ＶＬは、第２目標合流経路に沿って車線変更を行う。このため、合流車線９１を走行している車両の乗員に与える違和感を、より低減させることができる。

さらに、目標合流経路生成部６９は、生成した第２目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れている場合、通行可能領域Ａ１のみを通るように第２目標合流経路を補正する。これにより、第２目標合流経路が、通行可能領域Ａ１から外れることを抑制する。従って、合流車線９１を走行している車両の乗員に与える違和感を、より低減させることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る車両走行経路生成装置について説明する。実施の形態３に係る車両走行経路生成装置６０では、目標合流経路生成部６９は、自車両ＶＬが目標合流経路を走行するときに発生すると予想される自車両ＶＬの状態量が、制限値を超えないように目標合流経路を生成する点において、実施の形態１と相違している。

上記相違点を除き、実施の形態３に係る車両走行経路生成装置６０は、実施の形態１と同様である。

車両走行経路生成装置６０には、自車両ＶＬの状態量である車両状態量の制限値が設定されている。制限値は、例えば、急加速及び急ハンドルによって、自車両ＶＬの乗員に違和感を与えないよう、車両状態量に設けられる上限値である。

目標合流経路生成部６９は、以下の情報に基づいて、自車両ＶＬが合流車線９１から本線車線９２への車線変更を行うための目標合流経路を生成する。目標合流経路の生成に用いられる情報には、自車両ＶＬ周辺における区画線の位置、自車両ＶＬ周辺における区画線の種類、自車両ＶＬの位置、地図ノードデータ、及び自車両ＶＬが合流車線９１を走行していることについての検知結果が含まれる。目標合流経路の生成に用いられる情報には、さらに、合流進行度、終端到達時間、通行可能領域Ａ１、本線車線情報、及び車両状態量が含まれる。

生成される経路は、終端到達時間と、通行可能領域Ａ１と、本線車線情報とに基づいて、経路の形状及び経路の性質を変更する機能を有する。

図９は、実施の形態３に係る車両走行経路生成装置の目標合流経路生成部６９による処理を説明するための模式図である。図９において、自車両ＶＬは、合流開始点Ｐ１と、終端到達時間が経路切替時間と等しくなる地点Ｐ４との間の地点を走行している。

図１０は、実施の形態３に係る車両走行経路生成装置の目標合流経路生成部６９による処理を説明するための模式図である。図１０において、自車両ＶＬは、終端到達時間が経路切替時間と等しくなる地点Ｐ４と、終端到達時間が制限切替時間と等しくなる地点Ｐ５との間の地点を走行している。目標合流経路ＴＲ２は、図９の目標合流経路ＴＲ１と同じ形状及び同じ性質を有している。

目標合流経路生成部６９には、制限切替時間と、第１状態量と、第２状態量とが設定されている。制限切替時間は、終端到達時間の長さに応じて、車両状態量の制限値を切り替えるための基準となる時間である。また、第１状態量は、自車両ＶＬの状態量であり、第２状態量は、自車両ＶＬの第１状態量よりも大きい状態量である。

目標合流経路ＴＲ３は、目標合流経路ＴＲ２に対して、より短い時間で車線変更を完了させることができる経路である。言い換えると、目標合流経路ＴＲ３は、車両状態量の制限値を緩和した場合に生成される目標合流経路である。

自車両ＶＬが合流区間Ｓ１を走行している場合において、終端到達時間が経路切替時間よりも長い場合、即ち、自車両ＶＬが合流開始点Ｐ１と地点Ｐ４との間を走行している場合、目標合流経路生成部６９は、通常の方法で、目標合流経路ＴＲ１を生成する。

終端到達時間が経路切替時間よりも短く、且つ制限切替時間よりも長い場合、即ち、自車両ＶＬが地点Ｐ４と地点Ｐ５との間を走行している場合、目標合流経路生成部６９は、車両状態量の制限値を緩和したうえで、目標合流経路ＴＲ３を生成する。

従って、車両状態量として操舵角δの制限値を緩和すると、図１０に示したように、目標合流経路ＴＲ３の形状は、車線と平行な方向において、目標合流経路ＴＲ２の形状よりも縮んだ形状となる。また、車線変更に要する時間が、目標合流経路ＴＲ２についての車線変更に要する時間よりも短くされる。

以上のように、実施の形態３に係る車両走行経路生成装置６０において、目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が制限切替時間以上である場合、自車両ＶＬが目標合流経路を走行するときに発生すると予想される車両状態量が、第１状態量を超えないように目標合流経路を生成する。また、目標合流経路生成部６９は、終端到達時間が制限切替時間未満である場合、車両状態量が第２状態量を超えないように目標合流経路を生成する。

これによれば、自車両ＶＬが乗員に与える違和感の低減と、自車両ＶＬが乗員に与える快適性の向上とを両立させることができる。

また、実施の形態３に係る車両制御装置５０において、車両走行経路生成装置６０には、自車両ＶＬの状態量の制限値が設定されている。そして、車両走行経路生成装置６０は、自車両ＶＬが目標合流経路を走行するときに発生すると予測される自車両ＶＬの状態量が制限値を超える場合、目標合流経路の操舵量演算部８３への出力を中止する。これによれば、自車両ＶＬの状態量が制限値を超えたとき、目標合流経路の出力が中止されるので、自車両ＶＬが乗員に与える違和感をより低減することができる。

なお、実施の形態１～３に係る車両走行経路生成装置６０は、ステアリング軸１２と、一対の操舵輪としての一対の前輪２１とが、ラックアンドピニオン機構１４により機械的に連結された操舵系１０に適用されていたが、所謂ステアバイワイヤ方式の操舵系に適用されてもよい。

実施の形態１から実施の形態３までの各車両走行経路生成装置は、各機能が適宜組み合わされてもよい。

ここで、実施の形態１、２の操舵制御装置１９及び車両制御装置５０の各機能は、処理回路によって実現される。図１１は、実施の形態１、２に係る操舵制御装置１９及び車両制御装置５０の各機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。第１の例の処理回路１００は、専用のハードウェアである。

また、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。また、操舵制御装置１９及び車両制御装置５０の各機能それぞれを個別の処理回路１００によって実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路１００によって実現してもよい。

また、図１２は、実施の形態１、２に係る操舵制御装置１９及び車両制御装置５０の各機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。第２の例の処理回路２００は、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。

処理回路２００では、操舵制御装置１９及び車両制御装置５０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。

なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアによって実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアによって実現するようにしてもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。

５０車両制御装置、６０車両走行経路生成装置、６１合流区間情報取得部、６３地図情報取得部、６４合流区間走行検知部、６５合流完了判定部、６６終端到達時間予測部、６７通行可能領域算出部、６８本線車線情報取得部、６９目標合流経路生成部、８１合流可否判定部、８２出力経路切替部、８３操舵量演算部、８４制御停止部、９１合流車線、９２本線車線、Ｓ１合流区間、ＶＬ自車両。

Claims

自車両が、合流車線から本線車線に車線変更する区間である合流区間を走行していることを検知する合流区間走行検知部と、
前記本線車線を走行している他車両に関する情報を含む情報である本線車線情報を取得する本線車線情報取得部と、
前記自車両が、前記車線変更を完了したか否かを判定する合流完了判定部と、
前記本線車線情報に基づいて、目標となる前記車線変更の経路である目標合流経路を生成する目標合流経路生成部と、
前記自車両が前記合流区間の終端位置に到達するまでの時間である終端到達時間を予測する終端到達時間予測部と
を備え、
前記目標合流経路生成部は、
前記合流区間走行検知部によって前記自車両が前記合流車線を走行していることが検知されてから、前記合流完了判定部によって前記自車両が前記車線変更を完了したと判定されるまでの期間である合流期間において、前記目標合流経路を周期的に生成し、
生成した前記目標合流経路を、前記自車両の操舵輪の操舵量を演算するための操舵量演算部に出力し、
前記目標合流経路生成部には、経路切替時間が設定されており、
前記目標合流経路生成部は、前記終端到達時間が前記経路切替時間以上である場合、前記目標合流経路として、第１目標合流経路を生成し、前記終端到達時間が前記経路切替時間未満である場合、前記目標合流経路として、前記第１目標合流経路に沿って行われる前記車線変更に要する時間よりも短い時間で前記車線変更を完了させる第２目標合流経路を生成する
車両走行経路生成装置。
前記目標合流経路生成部は、前記終端到達時間が短いほど、前記車線変更に要する時間を短くするように前記第２目標合流経路を設定する
請求項１に記載の車両走行経路生成装置。
前記合流区間の状況に関する情報である合流区間情報を取得する合流区間情報取得部と、
前記合流区間情報に基づいて、前記合流区間内における前記自車両が通行可能な領域である通行可能領域を算出する通行可能領域算出部と
をさらに備え、
前記目標合流経路生成部は、前記終端到達時間が前記経路切替時間以上であっても、生成した前記第１目標合流経路が、前記通行可能領域から外れている場合、前記第２目標合流経路を生成する
請求項１又は請求項２に記載の車両走行経路生成装置。
前記目標合流経路生成部は、生成した前記第２目標合流経路が、前記通行可能領域から外れている場合、前記通行可能領域のみを通るように前記第２目標合流経路を補正する
請求項３に記載の車両走行経路生成装置。
前記目標合流経路生成部には、制限切替時間と、前記自車両の状態量である第１状態量と、前記第１状態量よりも大きい前記自車両の状態量である第２状態量とが設定されており、
前記目標合流経路生成部は、前記終端到達時間が前記制限切替時間以上である場合、前記自車両の状態量が、前記第１状態量を超えないように前記目標合流経路を生成し、前記終端到達時間が前記制限切替時間未満である場合、前記自車両の状態量が、前記第２状態量を超えないように前記目標合流経路を生成する
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両走行経路生成装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両走行経路生成装置と、
前記本線車線情報と前記終端到達時間とに基づいて、合流可否の判定を行う合流可否判定部と、
を備え、
前記車両走行経路生成装置には、合流判定有効時間が設定されており、
前記車両走行経路生成装置は、
前記合流可否判定部により合流が可能であると判定されているとき、前記目標合流経路を前記操舵量演算部に出力し、
前記合流可否判定部により合流が不可であると判定されており、且つ前記終端到達時間が前記合流判定有効時間以上であるとき、前記目標合流経路の前記操舵量演算部への出力を次の演算周期まで保留し、
前記合流可否判定部により合流が不可であると判定されており、且つ前記終端到達時間が前記合流判定有効時間未満であるとき、前記目標合流経路の前記操舵量演算部への出力を中止する
車両制御装置。
前記車両走行経路生成装置には、前記自車両の状態量の制限値が設定されており、
前記車両走行経路生成装置は、
前記自車両が前記目標合流経路を走行するときに発生すると予測される前記自車両の状態量が前記制限値を超える場合、前記目標合流経路の前記操舵量演算部への出力を中止する
請求項６に記載の車両制御装置。